[發(fā)明專(zhuān)利]一種地形高程自適應(yīng)的降維圖像配準(zhǔn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810090998.7
• 申請(qǐng)日: 2018-01-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108333562A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 索志勇;梁文瑾;張金強(qiáng);李真芳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/02
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/02
• 代理公司: 西安睿通知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

本發(fā)明公開(kāi)了一種地形高程自適應(yīng)的降維圖像配準(zhǔn)方法，屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，適用于干涉合成孔徑雷達(dá)InSAR圖像的配準(zhǔn)，其主要思路為：確定主圖像和輔圖像，然后確定主輔圖像間的配準(zhǔn)偏移量；根據(jù)所述主輔圖像間的配準(zhǔn)偏移量，建立配準(zhǔn)偏移量擬合模型，得到配準(zhǔn)偏移量擬合模型中的8個(gè)待確定擬合系數(shù)；求解配準(zhǔn)偏移量擬合模型中的8個(gè)待確定擬合系數(shù)，進(jìn)而確定最終配準(zhǔn)偏移量擬合模型；根據(jù)最終配準(zhǔn)偏移量擬合模型，得到輔圖像中每個(gè)像素點(diǎn)相對(duì)于主圖像的配準(zhǔn)偏移量，然后對(duì)輔圖像進(jìn)行重采樣，進(jìn)而得到精確配準(zhǔn)的圖像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種地形高程自適應(yīng)的降維圖像配準(zhǔn)方法，適用于干涉合成孔徑雷達(dá)InSAR圖像的配準(zhǔn)。

背景技術(shù)

干涉合成孔徑雷達(dá)InSAR是一般SAR功能的延伸和發(fā)展，它利用多個(gè)接收天線或單個(gè)天線多次觀測(cè)得到的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行干涉處理；由于InSAR能夠增強(qiáng)SAR獲取信息的能力，在軍事、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，因而獲得了廣泛重視。在星載InSAR高程測(cè)量中難以采用單航過(guò)方式，原因是航跡與場(chǎng)景的距離比較遠(yuǎn)，所以在星載InSAR干涉高程測(cè)量中目前廣泛采用雙航過(guò)的工作方式，即雷達(dá)衛(wèi)星兩次以基本相同的方向，不同的航跡通過(guò)同一地區(qū)的上空，將兩次成像過(guò)程中雷達(dá)的回波數(shù)據(jù)和系統(tǒng)參數(shù)記錄下來(lái)進(jìn)行干涉處理；合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量地形高程時(shí)需要對(duì)同一場(chǎng)景獲得兩幅相干性很高的SAR圖像，因此需要進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的步驟，使配準(zhǔn)后的圖像中的同一位置的像素對(duì)應(yīng)地面同一小塊區(qū)域，以保證兩幅圖像的相干性。配準(zhǔn)的精度直接影響到兩幅圖像的相干性。

以一個(gè)航過(guò)成像(稱(chēng)為主圖像)的各像素為基準(zhǔn)，將其像素對(duì)應(yīng)的地面樣點(diǎn)在另一個(gè)航過(guò)圖像(稱(chēng)為輔圖像)中的位置找出來(lái)，并將這一位置用偏移量表示，再根據(jù)偏移量，對(duì)輔圖像的像素做位移，使其與主圖像中同樣位置的像素能對(duì)應(yīng)于地面的同一點(diǎn)。配準(zhǔn)處理分為粗配準(zhǔn)和精配準(zhǔn)；粗配準(zhǔn)對(duì)輔圖像做整體位移，不考慮局部性，精配準(zhǔn)要考慮局部性，且要對(duì)輔圖像進(jìn)行插值，以達(dá)到高配準(zhǔn)精度。

圖像的配準(zhǔn)首先要確定一幅圖像中的每一個(gè)像素在另外一幅圖像中的位置，即配準(zhǔn)的二維偏移量；在基線較短的情況下，對(duì)于一塊比較小的平坦的成像場(chǎng)景，只要將一副像進(jìn)行簡(jiǎn)單的二維平移就可以將兩幅圖像對(duì)應(yīng)像素配準(zhǔn)；而對(duì)于基線較長(zhǎng)的或地面起伏劇烈的情況下，不同方位、距離的像素進(jìn)行配準(zhǔn)需要不同的平移量，這使得圖像配準(zhǔn)過(guò)程的復(fù)雜度大大增加，不能用簡(jiǎn)單的圖像平移和插值來(lái)實(shí)現(xiàn)。

已有的InSAR圖像配準(zhǔn)方法主要可分為兩大類(lèi)方法，第一類(lèi)方法首先利用基于圖像數(shù)據(jù)或圖像特征的方法估計(jì)控制點(diǎn)處配準(zhǔn)偏移量，然后根據(jù)二維二元低階多項(xiàng)式模型計(jì)算其他像素處的配準(zhǔn)偏移量，該第一類(lèi)方法沒(méi)有考慮地形高程對(duì)配準(zhǔn)偏移量的影響，當(dāng)基線較長(zhǎng)或觀測(cè)場(chǎng)景內(nèi)地形復(fù)雜度較高時(shí)，利用二維二元低階多項(xiàng)式模型擬合配準(zhǔn)偏移量的精度較低，利用控制點(diǎn)處配準(zhǔn)偏移量估計(jì)多項(xiàng)式系數(shù)時(shí)，控制點(diǎn)數(shù)量和位置分布對(duì)系數(shù)估計(jì)精度的影響較大；第二類(lèi)方法首先利用幾何配準(zhǔn)法計(jì)算每一像素的初始配準(zhǔn)偏移量，然后利用控制點(diǎn)處高精度配準(zhǔn)偏移量根據(jù)二維二元一階多項(xiàng)式模型校正初始配準(zhǔn)偏移量，從而獲取全場(chǎng)景高精度配準(zhǔn)偏移量；該第二類(lèi)方法需要進(jìn)行逐像素幾何配準(zhǔn)處理，運(yùn)算效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種地形高程自適應(yīng)的降維圖像配準(zhǔn)方法，該種地形高程自適應(yīng)的降維圖像配準(zhǔn)方法能夠追蹤主輔圖像間配準(zhǔn)偏移量隨地形高程的變化，是一種提高配準(zhǔn)偏移量擬合精度的地形高程自適應(yīng)的降維圖像配準(zhǔn)方法。

為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種地形高程自適應(yīng)的降維圖像配準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

步驟1，確定主圖像和輔圖像，然后確定主輔圖像間的配準(zhǔn)偏移量；

步驟2，根據(jù)所述主輔圖像間的配準(zhǔn)偏移量，建立配準(zhǔn)偏移量擬合模型，得到配準(zhǔn)偏移量擬合模型中的8個(gè)待確定擬合系數(shù)；

步驟3，求解配準(zhǔn)偏移量擬合模型中的8個(gè)待確定擬合系數(shù)，進(jìn)而確定最終配準(zhǔn)偏移量擬合模型；